Desarrollo de una endo-exoprótesis en tibia/radio personalizada para pequeños animales mediante impresión 3d y el uso de materiales económicamente viables

Abstract

Las endo-exoprótesis están ganando popularidad en el campo de la medicina veterinaria. La bibliografía revisada existente muestra unos resultados postquirúrgicos tempranos prometedores, pero sin registros de su evolución, ni un protocolo de implantación definido. Este tipo de implantes está mejor documentado en medicina humana, donde se pueden identificar diferentes modelos con sus respectivos protocolos quirúrgicos, casos clínicos de éxito, evolución y complicaciones. Aunque la mayoría de los implantes comercialmente disponibles tanto en medicina humana como en veterinaria se realizan en metales quirúrgicos por fabricación sustractiva; solo se ha registrado una patente de un implante 3D para seres humanos usando la fabricación con filamento fundido (FFF). La falta de descripción científica en veterinaria ocurre también con otros dispositivos ortopédicos como las ortesis o prótesis de encaje. De estos últimos solo se han publicado un par de artículos científicos. Tampoco se ha descrito el uso de la FFF para la obtención de piezas funcionales en clínica veterinaria, más allá de estudios relacionados con su uso en el campo de la docencia. En esta Tesis Doctoral se describe el diseño y fabricación de un modelo de implante anclado a hueso para pequeños animales, diseñado a medida y adaptable para el tamaño del canal medular del hueso receptor. Este implante permitirá el uso de su extremidad evitando una amputación completa ante patologías graves o lesiones severas de la misma. Esta Tesis establece las condiciones de impresión en 3D y los ajustes de las dimensiones para el diseño y la fabricación de endo-exoprótesis de poliéter-éter-cetona (PEEK). Además, determina las dimensiones principales para un anclaje óseo adecuado del implante de la endo-exoprótesis en huesos largos. También evalúa el comportamiento biomecánico ex vivo del implante diseñado para amputaciones parciales de extremidades tanto pélvicas, como torácicas. Se determinan las propiedades elásticas del PEEK impreso, fabricado bajo la mismas condiciones que el implante. El implante se testea mediante nuevos protocolos de carga, usando pruebas cuasiestáticas y dinámicas, para comprobar su capacidad para soportar el peso de los pacientes durante el paso, el trote y el galope. Además, en este trabajo se evalúa la implantación y uso de la endo-exoprótesis, para cuatro pacientes con diferentes patologías en sus extremidades distales. Se informa sobre la técnica quirúrgica, tratamiento postoperatorio, complicaciones a corto plazo, el flujo de diseño de las exoprótesis y resultados a medio plazo de la endo-exoprótesis impresa en 3D. También se describe el flujo de diseño y fabricación de ortesis y prótesis para animales utilizando el escaneo 3D y la tecnología FFF, evaluando su adaptación al paciente con tres escalas propias. Se ha diseñado una endo-exoprótesis para pequeños animales que se fabricará por FFF con PEEK. Las dos partes que componen este dispositivo pueden adaptarse rápidamente al tamaño del paciente. Las pruebas mecánicas ex vivo han demostrado que el nuevo implante aguanta más pesos que la carga de trabajo que padecerá en un paciente canino en cualquiera de sus distintas marchas. La implantación de este dispositivo ha permitido observar la adaptación y buena predisposición de pacientes reales a las exo-endoprótesis y el comportamiento óseo y cutáneo con respecto al uso de PEEK en casos clínicos. Se ha descrito una ecuación para la obtención de dispositivos ortopédicos externos, como las prótesis de encaje u ortesis, reduciendo su tiempo de diseño y fabricación. Las ortesis obtuvieron mejores resultados de adaptación que las prótesis de encaje, lo que puede indicar que o los muñones afectados eran demasiado cortos o que los encajes requieren de un ajuste de tamaño más preciso o del uso de otros elementos para mejorar su fijación al animal, como cinchas alrededor del tórax o una válvula de presión negativa.